（通信与信息系统专业论文）gsm网络cqt系统研究及应用.pdf

哈尔滨理工大学工学硕十学位论文 g s m 网络c q t 系统研究及应用 摘要 随着移动通信网络的飞速发展，新业务不断涌现。无线移动通信系统为 用户提供越来越多的数据、图像、视频等多媒体业务信息。用户规模不断扩 大，移动通信网络的承载能力和服务能力面临着新的考验。尤其是在向3 g 演变的过程中，网络形态更为复杂。在这种情况下，各大运营商都将提升网 络的服务质量、控制网络运营成本、增强企业的核心竞争力等列为影响企业 未来的大事，网络优化工作的重要性日益突出。 本课题就是在做优化工作的路测部分，采用的是c q t ( c a l lq u a l i t y t e s t s ，拨测) 方式，对网络质量参数进行实时采集，来为网络优化工作服 务。通过对g s m 网络拨测c q t 项目需求的分析，确定系统要实现的功能 大致上有呼叫测试，语音质量评估，g p r s ( g e n e r a lp a c k e tr a d i os e r v i c e ) 附 着和去附着测试等。需要将测试过程中发生的各种事件连同网络质量参数都 记录下来，并通过g p r s 网络上传到服务器，由客户通过终端的软件进行分 析。 在确定这些功能之后，对要求的指标进行了分析。采用性能强大，处理 速度快的a v r 系列单片机a t m e g a l 2 8 ，由于s r a m 资源比较有限，所以外 扩3 2 k b 的s r a m ( s t a t i cr a n d o ma c c e s sm e m o r y ，静态随机存取存储器) 和 2 m 的f l a s h ，无线通信模块使用西门子的m c 5 5 ，配合扩展a t 指令集来 控制测试过程。m c 5 5 为工业级模块，测得的参数非常齐全，模块还支持 t c p i p 协议，温度范围能满足要求，而且也非常抗振，能在恶劣的环境下 工作。所以选择此款模块，来实现测试。 由于实现了远程控制，能自动上传文件，下载命令文件并解析执行，而 且还有远程自动升级，短信控制等多项功能，改变传统人工路测的困难，给 客户提供了大量有价值的客观数据，进一步为网络分析和优化打下良好基 础。 关键词g s m ；网络优化；路测；c q t 堕查堡矍三查兰三兰堡圭兰堡丝耋 r e s e a r c ho nc q t s y s t e mo fg s m n e t w o r ka n di t s a p p l i c a t i o n a b s t r a c t a l o n gw i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fm o b i l ec o m m u n i c a t i o nn e t w o r k ，t h e n e ws e r v i c ew e l l su pu n c e a s i n g l y t h em o b i l ec o m m u n i c a t i o ns y s t e mp r o v i d e s m o r ea n dm o r ed a t a ，i m a g e ，v i d e oa n ds oo nt h em u l t i m e d i as e r v i c ei n f o r m a t i o n f o ru s e r s t h eu s e rs c a l ee x p a n d su n c e a s i n g l y , m o b i l ec o m m u n i c a t i o nn e t w o r k b e a r i n gc a p a c i t ya n ds e r v i c e a b i l i t ya r ef a c i n gt h en e wc h a l l e n g e s p a r t i c u l a r l yi n t h ep r o c e s so fe v o l u t i o nt o3 g ，t h en e t w o r ks t r u c t u r ei sm o r ec o m p l e x i nt h i s c a s e ，e a c ho p e r a t i o nb u s i n e s sw i l l p r o m o t et h en e t w o r kt h eg r a d eo fs e r v i c e ， c o n t r o lo p e r a t i o nc o s to fn e t w o r ka n de n h a n c ee n t e r p r i s e sc o r ec o m p e t i t i v e p o w e r ，t h ei m p o r t a n c eo fn e t w o r ko p t i m i z a t i o nw o r ki sp r o m i n e n t d a yb y d a y m o b i l ec o m m u n i c a t i o ni sd e v e l o p p i n gv e r yf a s t ，s om o r ea n dm o r ep e o p l e u s ei t a tt h es a m et i m et h eq u a l i t yo fm o b i l ec o m m u n i c a t i o ns y s t e mi s w o r s e n i n g ，s ot h em o b i l ec o m m u n i c a t i o nn e tn e e d s t ob em o p t i m i z e da n d u p g r a d e d a f t e ra n a l y z i n gt h ed e m a n do ft h ep r o j e f tc q t , w eh a v ec o n f i r m e daf e w f u n c t i o n si n c l u d i n gc a l l i n gt e s t ，v o i c eq u a l i t ye v a l u a t i o n ，g p r sa t t a c h m e n ta n d g p r sd e t a c h m e n tt e s ta n ds oo n t h c aw en e e dt os a v ek i n d so fe v e n t so ft h e t e s tp r o c e s sa sw e l la st h ep a r a m e t e r so ft h en e tq u a l i t ya n du p l o a dt h e mt of t p s e r v e rt h a tw es u p p l yf o rc l i e n tb yg p r sn e t w o r k s oo u rc l i e n tc a na n a l y z e t h e mb yac e r t a i np r o f e s s i o n a ls o f t w a r et h a ti ss u p p l i e df o rc l i e n tb yo u r s e l v e s t o o a f t e rc o n f i r m i n gt h o s ef u n c t i o n s ，w eh a v ed o n er e s e a r c hf o rd e m a n do f i n d e x w ea d o p tt h ea v rm i c r oc h i p sa t m e g a l 2 8 ，w h o s ef u n c t i o ni sp o w e r f u l a n dp r o c e s ss p e e di sv e r yf a s t f o rt h em e m o r ys o u r c eo fs r a mi sl i m i t e d ，s o w ee x t e n d e d6 4 k bs r a ma n d2 m bf l a s h w es e l e c t e ds i m e n sm c 5 5a s i i 堕查堡竺三查兰三兰堡圭兰竺堡兰 w i r e l e s sc o m m u n i c a t i o nm o d e l w h i c hi sc o m b i n e dw i t ha ti n s t r u c t i o n w e c h o s et h i sm o d e lt or e a l i z et e s tf u n c t i o nb e c a u s em c 5 5c a n g e tc n o u g h i n f o r m a t i o n ，a n di ts u p p o r t st c p i pp r o t o c o l s ，m o r ei m p o r t a n t l yi ti sa b l et o w o r ki nw i d et e m p e r a t u r es c o p e t h es y s t e mi sc o n t r o l l e db yt e r m i n a l a u t ou p l o a da n dd o w n l o a df i l e sw h i c h c a nb ee x e c u t e d s m sc o m m a n dc a nc o n t r o lt h es y s t e mt o o t h o s ea d v a n t a g e s g e to u to ft r o u b l ei nt r a d i t i o n a lm a n u a lw o r k t h es y s t e mc a ns u p p l yl o t so f v a l u a b l ee x t e r n a ld a t af o ro u rc l i e n t ，a n dt h o s ed a t ai sk e yf o u n d a t i o nf o r m o b i l ec o m m u n i c a t i o nn e t w o r ko p t i m i z a t i o n k e y w o r d sg s m ；n e t w o r ko p t i m i z a t i o n ；n e t w o r kt e s t s ；c q t i l l 哈尔滨理工大学硕士学位论文原创性声明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文 g s m 网络c q t 系统研究 及应用，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间独立 进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他 人已发表或撰写过的研究成果。对本文研究工作做出贡献的个人和集体，均 已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。 作者签名：孝硪钣日期：莎门，1 ，7 哈尔滨理工大学硕士学位论文使用授权书 ( g s m 网络c q t 系统研究及应用系本人在哈尔滨理工大学攻读硕士 学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归哈尔滨理 工大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解 哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部 门提交论文和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权哈尔滨理工大学 可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分 内容。 本学位论文属于 保密口，在年解密后适用授权书。 不保密团。 ( 请在以上相应方框内打) 作者签名：兹研孑 日期：知q ，。，7 导师躲拓砰吼叫 夕 l 哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 1 1课题背景 第1 章绪论 移动通信网络迅猛的发展，给人们带来了极大的便利和实惠，移动通信网 络拥有的用户也是越来越多，同时，当前网络质量存在的问题也是越来越严竣 以及有关它的优化也在激烈的讨论中，本节讲述网络优化的步骤以及网络优化 中的存在的问题。导出网络优化中的路测这一基础而又关键的环节。接着概括 出了拨测的原理，拨测系统的功能作用。北京日讯科技有限公司主要是从事路 测产品开发和网络优化服务。本文研究的c q t 系统就是路测产品之一，公司 提出了本课题的研发需求，并提供全部研发经费来进行这一课题。 1 1 1通信网络发展历程及发展趋势 第一代模拟系统对应的接入技术是频分多址技术f d m a ( f r e q u e n c y d i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s ，频分多址) ，它仅能提供9 6 k b i f f s 通信带宽。其典型 系统，如美国的模拟电话系统a m p s 、北欧的移动电话系统n m t 、英国的全 接入通信系统t a c s 等。第二代窄带数字系统的接入技术主要有时分多址技术 t d m a ( t i m e d i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s ，时分多址1 和码分多址技术c d m a ( c o d e d i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s ，码分多址1 两种，它可以提供9 6 2 8 8 k b i t s 的传输 速率。其典型系统，如欧洲的全球移动通信系统g s m ( g l o b a ls y s t e mf o r m o b i l ec o m m u n i c a t i o n ) 、北美的数字增强型系统i s 1 3 6 、c d m a i x 、i s 一9 5 a 、 i s 9 5 b 、日本的个人数字蜂窝系统p d c ( p e r s o n a ld i g i t a lc o m m u n i c a t i o ns y s t e m ) 等。与第一代模拟蜂窝移动通信相比，第二代移动通信系统具有保密性强、 频谱利用率高、能提供丰富的业务、标准化程度高等特点。无论是第一代还 是第二代，主要针对话音通信设计的，话音仍是当前和未来一段时间内移动通 信市场的基石和主阵地。数字话音移动通信仍是移动通信的主流市场。特别对 发展中国家而言，人们对通信的需求还主要集中在话音领域，所以，在未来几 年中，第二代数字话音通信仍然是这些国家移动通信市场的重点和支柱。1 。 全球范围的i n t e r a c t 用户数正爆炸式地增长，目前移动数据业务的上升势 头也非常迅猛，这使得我们充分相信：在移动通信中，数据通信量也将在某一 天超过话音通信。但要完成专门针对未来多媒体通信的第三代系统建设还需时 哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 日，所以如何利用现有的第二代数字系统实现数据通信，是填补市场需求空间 的必然选择。分析家们认为，实际3 g 技术所具备的功能绝大部分其实完全就 可以在目前第二代无线技术的基础上实现，特别是随着移动通信和因特网服务 快速发展而随之产生的移动数据通信要求。其方法有两种：一是在以电话为主 的蜂窝移动通信系统中增加传送数据的能力；二是移动通信与因特网的结合。 由此产生了几种相关技术，如通用分组无线服务g p r s 技术；增强数据速率改 进e d g e ( e n h a n c e dd a t ar a t ef o rg s me v o l u t i o n ) 技术；i s 9 5 b 利用码聚集技 术；c d m a 2 0 0 0 1 x 技术、无线应用协议w a p ( w i r e l e s sa p p l i c a t i o np r o t o c 0 1 ) 技 术；蓝牙b l u e t o o t h 技术等。其中，g p r s 和c d m a 2 0 0 0l x ，特别是g p r s 作 为基于g s m 的分组交换技术，格外引人注目，对我国来说也具有特别重要的 现实意义”1 。 g p r s 是迎合g s m 移动通信市场和全球因特网的迅猛发展和日益融合而 推出的，它为g s m 运营商由仅提供话音业务向提供综合信息服务业务领域拓 展提供了重要的网络平台，并为g s m 向第三代移动通信的过渡打下基础，被 喻为“未来3 g 市场的助推器”。它有如下特点：一是从无线部分到有线部分提 供端到端的分组数据传输，无线部分可按需动态分配话音和分组信道，更为有 效地利用频率资源；二是向用户提供更高的接入速率1 1 5 k b i t s 和更短的接入时 间；三是可更为有效地提供短消息、w a p 等原有数据业务；四是底层基于 t c p i f 协议，可与因特网进行无缝连接；五是可提供按时间、流量、内容等 更加灵活的计费方式；六是依靠g s m 的广阔覆盖，可提供随时随地的数据接 入；七是对原有g s m 设备无需进行大的改动。专家普遍认为，g p r s 是g s m 向第三代系统过渡，同时又兼顾现有第二代系统的2 5 g 系统。在g p r s 后， 如果g s m 运营商没有第三代的频谱，则可以通过e d g e 技术把速率提到 3 8 4 k b i t s ，接近第三代移动通信系统的水平。如果运营商拥有第三代的频谱， 则可以从g p r s 直接过渡到第三代。 1 9 8 2 年，欧洲成立了g s m ( g r o u p es p e c i a lm o b i l e 。移动通信特别组) ，任 务是制订泛欧移动通信漫游的标准。g s m 本来是欧洲成立的一个移动通信小 组的简称，这个小组在欧洲的蜂窝移动通信方面作了大量的工作，他们对8 个 不同的实验方案进行了论证，最后制定了泛欧洲的数字蜂窝移动通信系统，并 用该研究小组名字的缩写“g s m ”命名。g s m 移动电话系统对频谱利用率 高、容量大，同时可以自动漫游和自动切换，采用e f r ( e n h a n c e df u l lr a t e ，增 强全速率编码) 后通信质量好，加上其业务种类多、易于加密、抗干扰能力 强、用户设备小、成本低等优点，使移动通信进入了一个新的里程。 哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 随着g s m 的迅猛发展，g s m 自然而然成为全球移动通信系统的代名词。 1 9 9 3 年9 月1 8 日，浙江嘉兴首先开通了我国第一个数字移动通信网。1 9 9 4 年 1 0 月，第一个省级数字移动通信网在广东省开通，容量为5 万门，从此g s m 手机在国内迅速成长，发展到今天几乎人手一机的光辉业绩。1 。 中国移动通信的发展令人注目：到2 0 0 2 年3 月底，g s m 移动交换机年增 5 0 0 0 万台，达到2 2 亿台，成为g s m 世界第一大网；移动通信用户年增5 0 0 0 多万户，达到1 4 5 亿户，成为世界第一。如此巨大的市场，使得世界为之侧 目。 到2 0 0 1 年底，第二代移动通信系统在我国仍然占据主导地位，模拟系统 的用户已于2 0 0 1 年1 2 月3 1 日前全部退网，转移到第二代移动通信网中继续 使用。第三代移动通信系统还属于研究、试验、测试的阶段。 到2 0 0 1 年1 2 月底，中国移动电话生产总量达到1 3 0 4 6 9 8 万部，其中，国 内销售8 7 5 8 8 2 万部，出口4 1 0 3 1 6 万部、库存1 8 5 8 6 万部。 预计2 0 0 7 年底，中国移动通信用户将达到3 5 亿户，2 0 0 8 年中达到5 亿 户，2 0 1 0 年达到6 亿户。 1 1 2 关于通信网络的优化和拨测的功能 为适应移动通信网络的迅速发展和用户数及业务量的急剧增加，运营企业 网络优化部门应采用先进的技术手段及合理的测试方法，合理确定各网元设备 的容量比例，提高网络设备的利用率，实现网络的科学规划、优化和合理设 计。 移动通信网络优化的步骤和要点如下： 1 无线网络调查和测试。 无线网络的实际调查和路测是网络优化不可缺少的步骤。路测采用的重要 手段有话务统计、d t ( d a t al i n kt e s t s ，数据链路测试) 和c q t ( c a l iq u a l i t y t e s t s ，拨测1 ，为网络优化提供有力支持，本文论述的就是拨测c q t 系统。 2 无线参数检查和标准化。 在一般的网络优化方法中，都包含了数据的一致性检查，利用软件对无线 参数进行全面的检查，生成详细的检查报告。同时利用以往的网优经验，将无 线参数的经验值录入经验数据库，将某些无线参数的值与经验值傲标准化比 较，在此基础上进行分析和优化如图1 - 1 。 3 无线功能检查。 哈尔滨理1 = 大学1 = 学硕二l 学位论文 在网络优化过程中，根据实际情况详细考察网络无线功能的开启情况，如 跳频、动态功率控制等等，以使网络能得到最佳性能。 现场网络基本信息获取 i 收集路测信息 l f 数据分析 f i 参效调整 i ，叁! ! ! ! 图1 - 1 网络优化流程 f i g 1 - 1f l o wc h a r tf o rn e t w o r ko p t i m i z a t i o n 4 频率优化。 频率优化是网络优化中重要的一环。当前网络的实际状况表明，由于频率 资源紧张，频率复用困难带来的网络性能下降的情况已经成为提高网络性能的 瓶颈。因此频率优化是网优的一个重点“。要详细考察网络的频率使用情况， 如复用办法、干扰情况、地理环境影响等，在此基础上利用相关软件产生频率 优化方案，采用滚动的方法对频率进行优化。 5 邻区关系和切换优化。 与频率优化一样，邻区关系的优化也是网优的重要环节 j 0 1e 因为邻区关 系的系统性和复杂性，是给无线网络造成重要影响的因素。评估网络的邻区关 系的复杂程度，并收集统计和测试数据，在此基础上进行优化调整。邻区关系 的优化与频率优化结合进行。 6 t r o u b l es h o o t i n g ( f 口 题解决1 。 t r o u b l es h o o t i n g 是进行更有针对性和更加细致的，小范围的优化，通常以 哈尔滨理工大学丁学硕士学位论文 单个小区的问题解决为目标。 而c o t 主要采集网络参数信息，负责信令事件实时显示和统计，采集事 件实时显示和统计。c o t 测试的性能指标实际上反映了g p r s 网络端到端的 性能，在不同的测试点进行拨测，包括g p r s 附着与去附着测试，p d p 上下文 的激活与去激活测试、f r p 上传测试、f t p 下载测试等。c o t 具有以下功能。 提供单边通话以及串话通信质量的监测。 具备自动来电显示功能，可以判别是否存在收号不全的情况。 拨测具有任务管理功能，可以对各种拨测任务进行灵活定义。用户可根据 需要自行定义拨测任务的执行步骤，进行多种测试。例如主叫拨打被叫，第一 次可以定义主叫先挂机，第二次则定义被叫先挂机，分别记录下两次拨打的结 果，为用户提供更全面的统计分析数据。该管理功能为用户提供更加友好的用 户界面，制定不同的拨测任务，方便简单、易学易用。 局号类型管理通过提供一个友好的人机界面实现对本系统内所有局号( 如 m s c 移动交换局、特服局等) 添加、删除、修改等操作。 拨测方式管理，可以选择按月拨测、按周拨测、按天拨测、按年拨测、人 工拨测、自动拨测等。可以触发方式控制也可以是人工手动方式测试等。用户 也可根据自己的需要自定义拨测方式。 拨测号码段管理通过提供一个友好的人机界面实现对所有号码段数据进行 添加、删除、修改等操作。 统计分析管理可对测试数据进行统计分析，生成一系列相关报表，得到各 种拨测的成功率、各种异常情况发生次数、异常情况清单等统计数据，最终可 以对整个移动通信网的网络状况有一个整体的了解。在日终以及月终时间，系 统还可以将此段时间内进行过的测试分别进行日报表统计及月报表统计。 用户还可以根据需要，自行制定各种报表结构。系统将根据用户的定义， 自动统计出报表。如用户可以定义对该月或几个月按照测试结果( 如单边通话 次数，串音次数等) 统计出报表。 拨测设备具有维护管理功能，操作管理人员可以通过管理终端对拨测设备 进行相关维护及管理功能，如拨测设备的自动复位及自检；拨测设备的软开与 关机；拨测任务的制定及修改；问题故障的自动声光告警等。 1 1 3c q t 的原理和传统拨测方法的弊端 拨测系统需要从一批s i m 卡中挑出一些抽样s i m 卡来，插a n 移动拨测 哈尔演理工大学工学硕士学位论文 设备中。一般一个m s c 配置一个拨测设备。拨测系统通过利用这些抽样的 s i m 卡模拟手机用户进行多种形式的拨测，并取得相应的各项测试指标，从 而对移动通信网的实际运行情况有一个客观的评估。其主要的测试功能实现原 理如下： 1 验证本地呼叫情况时，可以在不同号码段抽样s i m 卡，通过系统的控 制，自动在这些抽样s i m 卡之间进行拨测或在上g p r s 网时进行测试； 2 验证省内、国内漫游呼叫情况时，如果其他本地网也已经设立了自动拨 测系统，则可以实现全网范围内自动拨测管理。如果其他本地网依然为人工拨 测方式，则拨测设备也可以自动实现与其他地区人工拨测之间的配合：对方呼 叫、本地应答：拨测设备自动检测到有用户拨打测试s i m 卡，则自动接通 后，播放语音提示：“按1 播放音乐，按2 回拨；按3 请输入要拨打的电话号 码”，然后根据对方选择进行处理，从而配合兄弟局完成测试；本地呼叫、对 方应答：拨测设备自动拨打外地手机，对方人工方式应答后，系统自动播放语 音提示“请收听一段音乐配合测试”、“请回拨该电话”等，从而请对方配合完 成相应的测试。 目前，移动通信网的拨测工作几乎都是人工操作，手段简陋、效率低1 。 具体来说，现在的移动拔测工作存在以下问题： 增号码段需要通过人工方式进行拨测，以便验证该批号码在本地漫游情 况下是否通话正常；新增m s c 御l r 时也需要人工方式进行互拨测试，以便验 证新开局数据的正确性、计费数据的正确性以及基本业务数据( 如呼叫转移、 来电显示等) 的正确性；m s c 升级以及m s c u t 割接后也需要大量的测 试；交换机房通常要分配一定的人力和时间，配合其他兄弟公司完成大量的拨 测任务；目前预付费业务发展很快，人工方式监测预付费业务的通话和计费情 况非常耗时耗力。市场的竞争日益激烈，进一步降低运营成本、提高生产效率 以及服务质量可以说是移动运营公司领导时时在考虑的问题。 因此利用先进的计算机技术进行自动拨测，把运维人员从繁琐的拨测任务 中解放出来，一方面可以提高工作效率和管理水平，另一方面可以通过自动或 半自动的现代化管理手段及时发现问题，使得整个移动通信网络时常处于一种 良好的工作状况，从而在很大程度上投少产多，增大经济效益。 1 2本课题研究的主要内容 本课题研究的主要内容是研究及设计自动拨测c o t 系统。通过结合嵌入 哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 式计算机技术、无线通信技术，来构建一个能够及时采集g s m 网络现场数 据，并且能够远程控制的路测系统，该系统同时具有报警，向远程f i p 服务器 端上传下载数据的能力。具体研究工作如下： 1 结合工程项目需求，对功能框架进行划分，确定系统方案。 2 基于a v rm e g a l 2 8 芯片和m c 5 5 模块，进行系统硬件原理图设计。 3 进行相应的开发平台搭建，调试软硬件。 4 绘制程序流程图，开发相关的驱动程序和应用程序，调试验证并进行 软硬件优化。 哈尔滨理工大学1 = 学硕士学位论文 第2 章c q t 系统的总体分析 2 1 系统设计流程 图2 - 1 描述了以自顶向下方法建立系统的主要过程。“系统需求”和“规 格说明”对系统的要求进行了大体描述和指标的确定。“体系结构”给出了系 统搭建的软硬件框图，以独立的元器件为单位给出了系统实现的结构。而在 “构件”确定部分，知道确定元器件的具体型号和充分了解元器件的应用特 点，避免出现不必要的问题。在构件的基础上，我们可以构造出所需要的完整 的系统。 图2 - 1 设计过程的主要抽象层次 f i g 2 - 1m a i na b s t r a c ta r r a n g e m e n to fd e s i g np r o c e s s 2 2 功能性需求分析 在本课题研究的实际开发过程中，我们结合市场和社会的要求制定了系统 的功能性需求，而且依据课题快速开发的要求，来制定我们嵌入式总体设计方 案。 1 系统结构 图2 2 是目标a u t oc q t 系统的构成，公司需要为客户提供c q t 系统， f i vs e r v e r ，以及终端p c m e 。硬件开发部门负责c q t 系统部分。 哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 c q t 系统用于现场实时测试g s m 网络环境，并将测得的数据通过g p r s 冈 i ! 璺丝l 图2 2 系统框图 f i g 2 - 2s y s t e mf r a m ep i c t u r e 网络正确地上传到f r ps e r v e r ，f r ps e r v e r 和终端p ( ，m e 用于远程，其中终 端p c m e ，通过i n t e m e t 网络或者g p r s 从f t ps e r v e r 下载数据，并负责分析 数据；终端p c m e 也可以通过短信远程控制c q t 系统，或者将命令配制文件 放到f r ps e r v e r 上供c q t 下载执行；f r ps e r v e r 用于通信，存储数据文件和 命令配置文件。而我主要从事c q t 系统的设计和实现。c q t 系统包含有许多 的功能，具体如图2 - 3 所示。 图2 - 3 逻辑功能图 f i g 2 - 3l o g i c a lf u n c t i o np i c t u r e 2 输入和输出 输入包含三个方面：从天线输入的无线网络信号和无线传入的s m s 命令 及由一些命令组成的配置文件；还有从传感器输入的环境温度信号。 输出包含两个方面：发送出来的报警短信和通过g p r s 网络给f t p 服务器 哈尔滨理j 【大学工学硕士学位论文 上传测试的数据文件。 报警有设备错误失常报警，环境温度过低或过高报警，存储器满，通话掉 话报警，电源掉电报警等。 3 数据文件及其描述 数据文件包括测试得到的网络参数，测试过程中的事件帧和l o g 帧等。 数据文件表2 1 所示。 表2 - 1 文件说明 t a b l e2 1f i l ei n f o r m a t i o n f i l e h e a d ：文件头；t e s tf r a m e s ：测试帧是在实际测试过程中，测量参 数或事件的记录。包含p a r a m e t e rf r a m e ，e v e n tf r a m e ，l o gf r a m e 。c h e c k f l a g ：校验标志位。文件头的格式如图2 - 4 。 8 i 7 i6 l 5 l 4 i 32l1 f i l et y p e e q u i p m e n ti d ( h i g h ) e q u i p m e n ti d ( _ l o w ) y e a r m o n t h ( h i f h ) m o n t h ( l o w )ld a ylh o u r _ 【i - i l h o u r ( l o w )jm i n u t e ( h i e h ) m i n u t e ( l )s e c o n d 图2 - 4 文件头格式 f i g 2 - 4f i l eh e a d f i l et y p e ：o x 0 1 一一g s m 测试帧，其他值保留。e q u i p m e n ti d ：0 值保 留；y e a r 范围1 到6 3 ，其他值保留；m o n t h 范围1 到1 2 ，其他值保留；d a y 范围1 到3 1 ，其他值保留；h o u r 范围1 到2 4 ，其他值保留；m i n u t e 和 s e c o n d 范围1 到5 9 ，其他值保留；参数帧的格式如图2 5 。 说明如下： f r a m eh e a d 为帧头，固定为0 x 7 f ；f r a m ee n d 为帧结束，固定为0 x 7 e ； f r a m ele n g t h 为帧长度，从f r a m eh e a d 开始到f r a m ee n d 结束的所有字节的 和；f r a m et y p e 为帧类型，事件帧固定为o x 0 1 ；t i m eo f f s e t 为时i 日j 偏移 量，描述当前帧相对于前一个帧的时间偏移量，单位为秒；n b r 是邻小区： n b rc o u n t 是n b ri n f o r m a t i o n 的个数，每一个n b ri n f o r m a t i o n 的内容就是黑 体字部分的内容。 8 i 76 j 54 j 3 j 2 j 1 f r a m eh e a d f r a m el e n g t h f r a m e1 v p c t i m eo f f s e t m n c ( h i 曲) m n c ( _ o w )r e s e r v e d佰 l a c c 1 b c c h ( i - i i 曲1 b c o i ( l o w ) r x q u a if u l lr x q u a ls u b b s i c ( n c c8 5 + b c c4 - 1 ) h o p p i n g r x l e vf u u g p r sr x i 上vs u b p o v e r l e v e l lc h a n n e l m o d e ：0 t ) c h a n n e l m o d e ( l 1 b e r c 1 r x l e vb c c h t a in o m r a c n 玎r e s e r v e dn b rc o u n t l a c ( h ) l a c ( l ) c i o d c i ( l ) b s i c ( n c c8 5 + b c c4 一1 1 c l c 2 b c c h ( h i g h ) b c c h ( l o w )r e s e r v e d r e s e r v e dg x l e v n b t 2l n f o r m a t i o n n b r 3l n f o r m a t i o n n b r 4l n f o r m a t i o n n b r 5l n f o r m a t i o n n b 6i n f o r m a t i o n f r a m ee n d 图2 - 5 参数帧 f i g 2 - 5p a r a m e t e rf r a m e m n c ：移动网号是一组十进制码，用以唯一地表示某个国家( m c c ) 内 的某一个特定的g s mp l m n 网，移动台将接收到该消息作为网络选择的重要 依据之一。每个网必须具有不同的m n c ，m n c 一般由国家的有关电信管理部 哈尔滨理工大学 二学硕士学位论文 门统一分配，同一个运营商可以拥有一个或多个m n c ，目前中国有两个g s m 网络，分别由中国移动集团公司和中国联通公司运营，他们的m n c 分别是0 0 和0 1 “”。 l a c - 为了确定移动台的位置，每个g s mp l m n 的覆盖区都被划分许多 位置区，位置区码( l a c ) 则用于标识不同的位置区“”。它包含于l a i 中， 由两个字节组成，采用1 6 进制编码，可用范围0 0 0 i f f f e ，码组0 0 0 0 和 f f f f 不可以使用，一个位置区可以包含一个或多个小区。l a c 在每个小区广 播信道上的系统消息中发送，当移动台开机，插入s i m 卡或发现当前小区的 l a c 与其原来储存的内容不同时，移动台通过1 m s i 附着或位置更新过程向网 络通告其目前所在的位置区，网络储存每个移动台的位置区，并将为将来寻呼 该移动台的位置信息。位置区码的设置必须严格按照信息产业部的有关规定执 行，切忌在网络中( 全国范围) 出现两个或两个以上的位置区采用相同的区 码。 c i ：为了唯一地表示g s mp l m n 中的每个小区，网络运营商需要分配给 网络中的所有小区一个代码，即小区识别( c i ) 。小区识别与位置区识别 ( l a i ) 码结合，用于识别网络中的每个b t s 及其覆盖的小区。它由1 6 b i t 组 成，编码容量为6 5 5 3 6 。c i 作为小区全球识别( c g i ) 的一部分，在每个小区 广播的系统消息中发送。它的取值应注意在同一个位置区中不允许有两个或两 个以上的小区使用相同的c i 。 b s i c ：用于识别相邻国家的相邻基站，由n c c 和b c c 组成。n c c 为 p l m n 色码，主要用于区分国界两侧的运营者( 国内用于区别不同的省) 。 b c c 为基站色码，由运营者自行设定，用来唯一识别相邻的采用相同载频的 b t s 。b s i c 在每个小区同步信道( s c h ) 上传送。注意必须保证使用相同的 b c c h 载频的相邻或相近的小区具有不同的b s i c 。否则有可能会出现死锁现 象，因此必须格外注意各省、市交界处小区的配置情况1 。 r x l e v ：信号强度，它将被映射到0 - 6 3 之间的某个r x l e v 电平值。 r x q u a l ：信号质量，r x q u a l 的8 个等级可映射出信道译码前等效的 b e r ，如表2 - 2 所示。就上面有关的参数作了一下说明，如图2 6 。 测量报告都有两个值，一个是全局测量( f u l l ) ，一个是局部测量 ( s u b ) 。局部测量是对1 2 个突发脉冲进行平均( 4 个s a c c h 突发脉冲，8 个特定位置的t c h 突发脉冲) ，全局测量是对1 0 0 个t c h 的突发脉冲进行平 均( 4 个2 6 复帧中的4 个空闲帧除外) 。 t a ：在呼叫期间，移动台发送给基站的测量报告报头上携带着移动台的 哈尔滨理丁大学工学硕士学位论文 测量的时延值，而基站必须监视呼叫到达时间，并在下行s a c c h 的系统消息 上以每2 秒一次的频率向移动台发出指令，随着移动台离开基站的距离的变 化，逐步指示移动台应提前发送的时间，这就是时间的调整。在g s m 中被称 为时间的提前量，即1 a 。 c 1 ： c 1 = r x l e v - r x l e y c c e s s _ m i n - m a x ( ( m st x p w rm a xc c h - p ) o ， ( 2 - 1 ) 式中r x l e v 一移动台的接收的平均电平，单位为d b m 。 m n c 不保存m c c ，确省值为4 6 0 ，只保存m n c ，m n c 从0 0 0 - - 9 9 9 h o p p i n g l ：h o p p i n g ，有跳频：o ：n oh o p p i n g ，没有跳频 c h a n n c l 0 ：h a l fr a t e ，半速率； m o d e 1 if u l lr a t e ，全速率； 2 ：e n h a n c e df u l lr a t e ，增强全速率； 3 ：a m r h a l fr a t e ，白适应多速率，半速率； 4 ：a m rf u l lr a t e ，自适应多速率，全速率。 r x l e v b c c h 广播信道接收电平，取值范围为一1 1 0 - 0 p a t p r i o r t ya c c e s st h r e s h o l d ( g s mr e c 0 4 0 8 1 0 5 2 3 7 b ) 优先级接入 门限 0 此时不允许接入，其描述是“0 0 0 ”； 1 此时不允许接入，其描述是“0 0 l ”； 2 此时不允许接入，其描述是“0 1 0 ”； 3 对于优先级为1 允许接入； 4 对于优先级在1 2 允许接入。 b s i c n c c 第8 b i t - 第5 b i t ，b c c 第4 b i t 一第l b i t 图2 - 6 部分字段说明 f i g 2 - 6i n s t r u c t i o no fs o i i i cf i e l d r x l e v _ a c c e s s _ m 矾一允许移动台接入的最小接收电平，单位为 d b m 。 m s _ t x p 、rm a xc a 卜一移动台接入系统时可使用的最大发射功率电 平，单位为d b m 。p 为移动台的最大输出功率，单位为d b m 。 c 1 为供小区选择和重选的路径损耗准则，服务小区的c 1 必须大于0 。 c 2 ： c 2 - - - c 1 + c e l l r e s e l e c t o f f s e t t e m p o r a r y o f f s e t4h ( p e n a l t y t i m e 一 一刀；( 2 2 ) 哈尔滨理丁大学工学硕上学位论文 表2 - 2 信号质量的参数范围 t a b l e2 - 2p a r a m e n ts c o p eo fs i g n a lq u a l i t y r x q u a